Нестационарный теплообмен Кошкин В.К., Калинин Э.К. Дрейцер Г.А. Ярхо С.А. (1013616), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Б 11ропессе зкс11ериме11талы10ГО 11сследова1111я 11еобходимо было Выяснить: 1) кол11честве11110е Влияние на теплообмен, ГИДРОДИНЯМИКУ И ПЯРЯМЕТРЫ ДИСПЕРСНОГО ПОТОКЕ РЕЖИМНЫХ ПЯРЯМЕТРОВ, КЯЧЕСГВЕННОЕ ВЛИЯНИЕ КОТорЫХ ПОЛУ~1СНО В РЕЗУЛЬ- тате теоретического расчета ф 7.6); 2) влияние ориентации по.тока В Гравита11ИО1111ом поле; 3) влияние нсстапионар110С1':11 Граничных условий; 4) Влияние тем перятур11ОГО фактора и предвя- рителы10ГО ряспыла жидкости; '.э) сп1эаВедливость п1эинятых в теорет11~1еском расчете и при Обработке Опытных данных Гипотсз и ЛОпущсний.
Зксперимептс1ЛЬИОе исследование Выполне110 при нестяцно" нарном Охлаждении Вертикальных Трубопроводов различного .ДИЯМЕТРЯ Ж11ДКИМ ЯЗОТОМ ПРИ ПОД ЬЕМНОМ И ОПУСКНОМ ДВИЖЕНИИ В условиях как естественного распада жидкоЙ Струи на капли, ~а~ и пред~йри~ел~но~о «)зспылй жид~~ос~и, З~~сперимейт~л~~йй устянОВкя, режимные параметры, методика эксперимента и пер- ВичнОЙ ОбрабОтки Опытных данных такие же, как и при исследовании стержневоГО режима пленочного кипения, рассмотренном В $ !.4.
Исключение составляет массовый расход жидкости и температура стенки, которые при дисперсном рмкиме изменялись в диапазоне 001 — 1 О дм'~с н 300 — -1000 К соответственно ПредварительныЙ распыл ЖИДКОГО азота на Входе В зкс11еримЕИ- тальныс участки (трубы из стали 1Х18119Т с внутренним диаметром 12 мм и 57 мм, длиной 80 и 26 калибров соответственно) Осуществ'1ялся с помощью стр~'Й1111х форсунок с рядиальноЙ подачей жидкости.
В Трубе 1111аметром 57 мм средн11Й начальныЙ размер жидких капель Определяли пО кривым спектральнОГО распределения кчпель по рязмерям. Кривые получены после обработки результатов фотосъемки. При подъемном движении В трубе диаметрОм 12 мм началы1ый средний размер капель ПРИНИМЯЛИ В ПРЕДПОЛОЖЕ11ИИ, ЧТО ' ДЛЯ ЗЯДЯННОГО ЗНЯЧЕНИЯ начального паросодержания х~1 = 0,01 достигаются услов11я Ъе =- %е,,р, в случае опускного движения без распила -'- из .Вари1нт11ых расчетов при изменении 60 В предслах От 1 до 3 мм.
Опытн1~1е дан11ые Обрабатывал11 на основе той же системы :одномерных уравнений (7.115) -- 17.121), что и в теоретическом 233 РИС. 7.29. ВЛИЯНИЕ ПЗР31МЕТРЯ Х НЗ ТЕПЛООХДЙЧУ ПРИ О,В = 2,6 -: — 3,8 РЛ ОЯ УЫ Х Рис, 7.31. Влияний пярзметрОВ Х„О~, Б нз теплООтдячу: ® — Айижюние подъемВО8.
Ф 12 мм; 8 .> 1; Π— ОИ7скнОе, И 12 мм, 8 . 1; ~3 — подъемное; д 8,2 жм; з ~ 1 11071„" Л вЂ” опуекное, И =- $7 мм, 8 „'> 1; ~7 — ЙОдьемнОе., д " 12 мм, 3 1; Х -- Опускяое, д " 12 мм, з < 1; + — Опускйое, И ".". 57 м'м „я < 1 жаются к УслОВиям ОднофазнОГО пара. Для Хрр получено эмпи" рическОе ~раВнение Х„р — — 5 10 '0,11+йМ)+4,5 10 'О', '5(1 — ЙМ). 17.128) Рис. 7.32.
Сс~пОстяВление эксперимсн- тзльных знзчений КО с РзсчЮХБыми по формуле «7ЛЗО): Ф вЂ” д' 12 мм; с — д~ ' 57 мм В области Х .~ 1 Опытные данные с разбросом .+255> обобщаются следующей эмпирическоЙ Зааисимостью: Р О,ВР10,4Уо,б!--(0,62 — О,0740,)' йм (7 129) Рис. 7.30. Влияиие температурного фактора иа теплоотдачу: а — Ж~"-Х, . б — Х < Х: Х вЂ” И 12 мм (Ф); 2 — Ф 57 мм (С). В таблпцс ~"Р ' " ~'Р' ДВ НЫ УСЛОВНЫВ 06ОЗНВЧОНИЯ '«Ь ф увеличен11ем дяВления ск1э1)ость Ргэстя 11' «ЗЫР~ к««эв зняч11 тельно уменьшается, тяк кзк 1эастет плОтнйсть псч1эя В них. ( ле" довятельно, сниэкяется Влиянию ине1)ционных сил даже В ня- чальныЙ пе1эиод 1эоста пузы~эькОВ.
Они Все В1эемя сох1эаняют сфеРическукэ фоРму. В этом случЧЁ схема с микРОслоем и полусфеРическ11м П1зыРем не отвечает 1эсальноЙ КЯ тине. Тем не В последую1цем типичнь1й для 11неР1111О11Н'эй схемы Рос~а л" нейный закон К(т) =- сопз1 т сменяется на параболический И(т) =сопз1т"' (т.
е. определяющим Рост пузыря становится скорость парообразования). Но несмотРя на эту смену, ослабленнос Влияние повеРхностноГО натяжения (1эад11ус полусфеРы в 1' 2 Раза больше Радиуса сфеРы того же объема) и более интенсиВное испяРеиие из микРОслоя сохРяняют Влияние инеР- пионных сил и ПОлусфсРичсскиО фОРмч пъзыРЯ В тече1п1е ВсеГО ПЁРИОДЯ его Роста. Схема этого П1эо11есса изобРЯЖЁНЯ на Рис. 8. э.
Сравнительно полный теоретический анализ этой схемы дан в Работе 1981 с учетом нестационарной теплопроводности в СТОНЕМ. Получена следующяя зависимость для Роста радиуса пузыря: Р Менее Результаты Расчета по ф01эмуле (З.э4) пРИ кипении Воды (р, = —: 100 бар) на ссРебрянои поверхности (Ао-+ О), как показано в Работе Д. А. Лабунцова, удовлетвоРнтельно совпа- ДЗКУГ С ДЗНИЫМИ ЭЕСПОРИМОБТЯ, Д, Л. Лабунцов 1431 определил скорость Роста пузыРя, изображенного на Рис. 8.4, в предположении, что тепло на испаре- НИЕ ПЕРЕДЯЕТСЯ ТЕПЛОГ1РОВОДНОСТЬЮ ОТ СТЕНКИ С 1 ««л; =- СОП31 В узком слое (область АВС на Рис.
8.4) у основания пузыря. Он НЗШ6Л, ЧТО .~„, 1/ 11жт, (8.24) — =') 2~1 И ФОРмуля удОвлетвОРительно Описывает экспеРиментяльные данные для кипения воды (р, = 1 —: 100 бар), бензола (р,; = = 1 —: 15 баР) и этанола (р, = 1 —: 34 бар) на серебряных и медных поВЁРхностях (Т,,: = сопз1), если принять Р = б (441. Эти же данные по ки11е11ию Воды на СЁРебРНИОЙ повсРхности успешно обобщаются формулой (8.24).
Таким обРязом, согласно ПЁРВЫМ типам схем ОСНОВИОЙ теплосъем От сте11ьи пРоисходит после ОтРывя пузыРя, кОГдя холодная экидкость пРиходит В сопРикосновеннс со Стенкой и няГРЁВяется до тех п(эР, пока пеРЁГРЁВ ее не стянет достаточным для активации пяРОВОГО зяРОдышя. Рост же пяРОВОГО 11узыРя пРоисходит За счет тепла, яккумулиРОванного В пеРЁГ1эетом слое В ПЕРИОД ОЖИДЯНИЯ то. схемах ВтоРОГО типа, постулиРу1ощих сущестВОВяние МНКРослоя, основноЙ теплосъем от Стенки ПРОНСХОДИТ В пеРИОД Роста парового пузыря т„, Л в период ожидания подводимое теплО идет ня ВосстянОВление темпеРятуРы стенки и пРилеГяющей к не11 Жидкости до ТЁМПЁРатуР, Необходимых для повТОРНОЙ активации зяРОдышя В центРЁ пяРООбРязовяния.
ба типа Расчетных схем п1эедстаВляют с060Й идеа чиза11ию лишь двух Возможных частных случаев. Наиболее ВЁРоятно для полусфеРических и сфеРических п73ЫРей, что ОснОВняя доля тепла ня пяРообРЯЗОВЯИ11е Подводится к . ПОВЁРХПОСТИ ПУЗЫРЯ, ПРИЛОГЗЮЩВй К СТВНКС. ЗТО ТАЩИЛО МОКОШИ ПОДВОДИТЬСЯ теплопРОВОдностью От стенки (если слОЙ экидкости меэкду поВЁРхиостью Раздела фяз н стенкой достятОчно тОнкиЙ) или Зя СЧЕТ ТОПЛООМКОСТИ ЖИДКОГО СЛОИ, ЕОГДЯ ОН ДОСТЯТОчНО ТОЛСТый. 13жс (Тру 1 ц) лЭ Р11~ К (э асср (1'жо — 1'д с/ Ж с Ф'П 1 11 ~ (1эс~)ж 2 2 (рсХ)о, в формуле (8.24) соизмеримы, то Рост пузыря сопровождается зз.мОтным пздВниЮм тВмпВрзтуры ст8нки пОд Бии и прОтОкЯРт медленнее, чем при Т,„= Т„.,о —— сопч1 (когда А1 >> А2).
25О л««л ",, ',»: «$,.«;.«„л«" «'««"„,«';л.«л, ««;:.««ф.~ «„« л ««Л '"".. « ',", '...,,...,л ','«...Л%« °,, л «*'" '« .лл««««"';л««4"...'~ ««,,'«л'. «л лл«л ллллл««««л Л:"««ъ ~«л«««ъ«лЛ«, '««,"',"л ««Р Ф "Л««лр л«« ' Рыл«д' "«мл 4 л лл«л щл здесь т,„,ъ Т „..— начальная темпеРатуРЯ стенки и жидкости. ПРИ Выводе уравнения (8.24) микрослой РассматР11вался ка" тепловое сопротивление бомж с ПРенебРЁЖ11мо мал"" те"лоем ЕОстью; Оо = с2 ~' Ужт---- начальнаи толщина микРОслОЯ на Внешней ГРянице полусфеРы. 1 Опостявив с Рез~«льтатями экспе- РИМеНТЯ, ПРИНЯЛИ С2 = 0,8.
ТемпеРятуРу повеРхности Раздела фяз ОпРеделяли без учета кривизны повеРхности и поверхностного натяжения Т,; = 1(р„,). Второе слагаемое в уравнении (8.24) учитывает испарение через полусфЕРическую поВЁРхность, кОГдя жидкость пеРЁГРетя. ПРенебРежен11е теплоемкостью микРОслоя пРнводит к Занижению паРообРазования и уменьшению Объема пузыРя в Р~ж '6 Раз, если полагать, что СРедняя темпеРатуРЯ слоя ПРИ ОбРЯЗОВЯНИИ ПузЫРЯ ПЯДЯЕТ ОТ ТиО ДО '/2(У,сО + Т,). ЕСЛИ (8. 35) Ж(рж Рп) Где 11е - -- коэффициьъ11т пропорцио11«1льности, НескоЛЬКО мсиьшиЙ ЕДИНИЦЫ; Ше — РЯССТОЯНИЕ МЕЖДУ ШЕРОХОВЯТОСТЯМИ 1ЮРЯДКЯ НЕСКОЛЬКИХ МИКРОН.
11рн ОченЬ малых дявле11иях определяющ11м явл11ется инерциОИИЯ11 реакция жидкости, Тогда у1)«чвнен11е баланса снл инерции И ПОДЪВМИЫХ И1ЙСВТ ВИД И вЂ” (гии„) — — д(р„— р„) 1(т), (8. 36) где т = — о Г(т) — мгновенная присоединенная масса жидко- ИЬ сти; и = —; 1" (т) — переменный во времени объем сферическо- ГО пуча«ря. ПолаГЯЯ Р 'Г" и (1и 4 рж, получим УраВнение (8". 37) силу инерции со стороны жидкости, силу «лобОВОГО» сопротиВления и т. д. Из услоВия ряВИОВесия Всех этих сил находят ОтрыВИОЙ диаметр пузыря. ЭТО удается сделать блаГОдаря неточности Выраже11ий для перечисленных сил. В работе Л. Л. Лабунцова показано, что такой подход ошибочен, так как сОГласно принципУ,Даламберз сумма Всех сил, дей- ству101цих ня пуЗырь, Вкл10чая Е силы инерции, ДОл)кБЗ.
РЯВБЯтьсЯ НУДНО В Ч'ОЧИ480 ВСЕГО ПЮРИОДЗ ОГО Жг роста, Автор п1)едлагает две пре- ДЕЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ ОТРЫВНОГО ДИЯ- ~7 МЕТРЯ ПУЗЫрн. ПРИ бОЛЬ~ПИ~ ДЗ~ЛЕБИЯХ, ~0~- Д«1 ДИНЯМИЧЕСКИЕ ЭффЕКТЫ МЯЛО- сущестВевны, рееОмендуетсн ис- 4 ПОЛЬЗОВЯТЬ ЯНЯЛОГИЮ С ОТРЫВОМ Й~Д ГззОВОГО пузырЯ, мРдлсЯн0 вдУ- ВЯЕМОГО В ЖИДКОСТЬ ЧЕРЕЗ ОТВЕРстие диаметром А (рис. 8.7). По данным работ 151 Рис. 8.7. С:<ему роста сферичес- КОГО пйроиОГО пузьЦ)Я нЯ с'ГОнкс 3 / О.=~ У 6 и полаГяя л, =- 1/2, ияхОднм Экспериментяльные данные ряда яВторов лучше сОГл«<1суются с этим уравнением, если вместо 0,4 принят1 0,6. Как сле«дует из изложенного, частота отрыва паровых пузьгрсй 1 й = — — зяВнсит От мнОГих пяр«1метрОВ„Определяю1цих Времй '7«р + '7р 11Оста пузыря тр н Ожидания (задержки) тц. К ним Относятся:: не." стационарные процессы теплоооменя между жидкость10 и стеикОЙ В периОд Ожндяння', нестационарные Г11щОдииами<1еские и теплоВые п1эоцессы 11ри росте пузыря; процессы, 011ределя10щие сущеСГВОВяние пярОВых зародышей (угол смачивяния, мат«ер«нал 11 качество Обработки 11оверхности и т.
и.); Гидродииамическое н Тепловое взаимодействие соседних це11тров п«чрооора<зова11ия; Г11д110д11Н«1М11ческ1«е и те11«.човые пр011ессы В Объеме Жидкости или 8 СЕ ПОИ)КВ Ц Х. Д. Имеется много попыток Теоретического Определения о1, например, в работе (621, содержащей также библиограф«11и по этому Вопросу. Обычно ««Вторы уч11тывают влияние на 11астоту <о Л111пй некоторых нз пер11численных паряметрОВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
